KR100197823B1 - Correct lens assembly and collimator assembly using optical device - Google Patents

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KR100197823B1
KR100197823B1 KR1019920019294A KR920019294A KR100197823B1 KR 100197823 B1 KR100197823 B1 KR 100197823B1 KR 1019920019294 A KR1019920019294 A KR 1019920019294A KR 920019294 A KR920019294 A KR 920019294A KR 100197823 B1 KR100197823 B1 KR 100197823B1
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light
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lens assembly
chromatic aberration
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KR1019920019294A
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엔. 필립스 어얼리
이. 포케이 리차드
이. 볼크 브라이언
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랭스도프 로저 더블유.
인터내쇼날 스탠다드 일렉트릭 코포레이션
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Abstract

본 발명은 두 개의 격리된 광로들을 갖는 개선된 시준의 조립체에 관한 것이다. 각각의 광로들은, 두 개의 대안렌즈 조립체들의 하나와 정렬되면서 분산되는, 보정렌즈 조립체를 관통한다. 각각의 보정렌즈 조립체는 상기 보정렌즈 조립체를 관통하는 빛이 선택적으로 굴절시켜 대안렌즈 조립체들 내에서 발생되는 축향 색수차를 중화 및 감소시키는 방식으로 구조된다.The present invention relates to an assembly of an improved collimation with two isolated light paths. Each of the optical paths passes through the corrective lens assembly, which is dispersed while being aligned with one of the two alternative lens assemblies. Each correction lens assembly is structured in such a way that light passing through the correction lens assembly is selectively refracted to neutralize and reduce the axial chromatic aberration generated in the alternative lens assemblies.

Description

광학 장치에 사용되는 보정렌즈 조립제 및 시준의 조립체Assembly of corrective lens assembly and collimation for use in optical devices

제1도는 설명을 용이하게 하기 위해 축상(on-axis)시야 광선이 광학 기구를 관통 통과하게 되는 상태를 나타내는, 선행 기술에 따른 야간 투시용 안경장치의 렌즈들의 계략도.1 is a schematic diagram of lenses of a night vision spectacle device according to the prior art, showing a state in which on-axis field light rays pass through the optical apparatus for ease of explanation.

제2도는 도시한 광학요소를 관통 통과하는 일시적인 비축상(off-axis)시야 광선을 나타내는, 제1도에 도시한 선행기술에 따른 렌즈들의 단면을 나타내는 개략도.FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the lenses according to the prior art shown in FIG. 1 showing temporary off-axis field light rays passing through the optical element shown.

제3도는 야간 투시용 안경장치에 통합되는 본 발명의 렌즈 조립체의 바람직한 일실시예를 나타내는 개략도.3 is a schematic view showing a preferred embodiment of the lens assembly of the present invention incorporated into a night vision spectacle device.

제4도는 도시한 광학요소들을 관통 통과하는 축상, 비축상의 일시적인 광선들을 나타내는, 제 4도에 도시한 렌즈조립체의 개략도.FIG. 4 is a schematic diagram of the lens assembly shown in FIG. 4 showing axial, non-axial transient light rays passing through the optical elements shown.

제5도는 이중 분산되는 보정렌즈 배열체들중의 하나만을 도시한, 본 발명의 시준의 조립체의 구조 및 배열을 나타내는 측면도.5 is a side view showing the structure and arrangement of the collimating assembly of the present invention, showing only one of the dually distributed correction lens arrangements.

제6(a)도는 제1도 및 제2도에 도시한 야간투시용 안경장치의 하나의 대안렌즈 조립체를 나타내는 개략도.6 (a) is a schematic diagram showing one alternative lens assembly of the night vision eyeglasses shown in FIGS. 1 and 2;

제6(b)도는 제6(a)도의 선행기술에 따른 대안렌즈 조립체에 의해 발생되는 축방향의 색수차를 나타내는 그래프.FIG. 6 (b) is a graph showing axial chromatic aberration generated by an alternative lens assembly according to the prior art of FIG. 6 (a).

제7도는 본 발명의 보정렌즈 배열체의 일실시예를 나타내는 측면도.7 is a side view showing one embodiment of the correcting lens arrangement of the present invention.

제8(a)도는 제6(a)도의 선행기술에 따른 대안렌즈 조립체와 관련하여 제7도의 본 발명에 따른 보정렌즈 배열체의 렌즈들을 나타내는 개략도.8 (a) is a schematic diagram showing the lenses of the corrective lens arrangement according to the invention of FIG. 7 with respect to the alternative lens assembly according to the prior art of FIG. 6 (a).

제8(b)도는 제8(a)도의 렌즈들에 의해 발생되는 축방향의 색수차를 나타내는 그래프.8 (b) is a graph showing axial chromatic aberration generated by the lenses of FIG. 8 (a).

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

30 : 시준의 조립체 32 : 접속렌즈30 assembly of collimation 32 connection lens

34 : 보정렌즈 보립체 36,38 : 보정렌즈 배열체34: correction lens assembly 36,38: correction lens array

40 : 양볼록 렌즈 42 : 메니스커스 렌즈40: biconvex lens 42: meniscus lens

44,46 : 이중렌즈 50,52 : 비구형 렌즈44,46 bi-lens 50,52 aspherical lens

62 : 양볼록 렌즈 64 : 양오목 렌즈62: biconvex lens 64: biconvex lens

본 발명은 분리된 대안렌즈를 통한 영상(Image)의 쌍안관측(binocular viewing)을 위해 단일 영상원을 무한공액(infinite conjugate : 無限共扼) 재영상화(re-imaging)하여 두 개의 독특한 광로들을 창출시키기 위한 시준의(collimator, 視準儀) 조립체에 관한 것이다. 부가적으로, 시준의 조립체로부터 대안렌즈로 통과되는 광선들은 각각의 대안렌즈의 광학 용소들에 의해 생성되는 축향 색수차(chromatic aberrations, 色收差)를 중화 및 감소시키기 위해 선택적으로 변경된다. 특정의 현미경, 망원경 및 야간투시용 장치와 같은 많은 광학 장치들은 쌍안 관측되지만 단지 하나의 대물렌즈 배열체만을 갖는다. 단일 영상원이 쌍안시(binocular vision)로 관측되어 있을 때, 영상체로 부터의 광선은 동시에 관측 될 수 있는 개개의 대응적인 광학 출력부들로 분할 될 수 있다. 전통적으로, 단일 영상원의 두 개의 대응 쌍안 영상으로의 분할은 시준의 렌즈 조립체를 사용하여 이루어진다. 전통적으로, 시준의는 평행광선들을 생성하기 위한 광학장치이다. 그 기본적인 형태는 수집렌즈로 구성되며, 상기 수립렌즈의 하나의 초점에는 작은 광원이 위치되게 된다. 광원은 대게 침공(pinhole, 針孔) 또는 좁은 공극(slit)으로 되며, 빛은 상기 침공 또는 공극으로부터 방사된다. 상기 초점으로부터 확산되는 광선들은, 촛점의 정의에 따라, 대물렌즈로부터 평행한 비임으로 방출된다. 시준의를 통하여 관찰되는 상기 공극 또는 다른 광원은 무한 거리에 배치되는 것처럼 보여진다. 시준의 렌즈 조립체는 그러므로 무한 공극에서 광원 영상을 재영상화하게 된다. 따라서, 재영상화된 광원 영상으로부터 시준된(collimated) 광선은 왜곡(distortion)또는 시차(parallax)가 없이 동일하게 분할되며 관측을 위해 각각의 대안렌즈 조립체들도 지향된다. 대안렌즈 조립체들은 시준의 렌즈 조립체로부터 시준된 광선을 수납하도록 형상되고 시준의 출구 동공(pupil)내에 포함되는 광비임 부분들을 나누도록 크기가 결정되며 배치된다.The present invention creates two unique optical paths by re-imaging an infinite conjugate of a single image source for binocular viewing of an image through a separate alternative lens. To an assembly of collimators. In addition, the light rays passing from the assembly of collimation to the alternative lenses are selectively altered to neutralize and reduce the chromatic aberrations produced by the optical elements of each alternative lens. Many optical devices, such as certain microscopes, telescopes, and night vision devices, are binocular but have only one objective lens arrangement. When a single source is viewed in binocular vision, the light beam from the image can be split into individual corresponding optical outputs that can be viewed simultaneously. Traditionally, the splitting of a single image source into two corresponding binocular images is done using a collimating lens assembly. Traditionally, collimation is an optical device for generating parallel rays. The basic form consists of a collecting lens, and a small light source is positioned at one focal point of the establishing lens. The light source is usually a pinhole or narrow slit, and light is emitted from the invasion or void. Light rays diffused from the focal point are emitted in parallel beams from the objective lens, according to the definition of focus. The void or other light source observed through collimation appears to be placed at an infinite distance. The collimation lens assembly thus reimages the light source image in the infinite void. Thus, the collimated light beam from the reimaged light source image is split equally without distortion or parallax and the respective alternative lens assemblies are also directed for observation. The alternative lens assemblies are shaped and positioned to receive light beams collimated from the lens assembly of the collimation and sized to divide the light beam portions contained within the collimation exit pupil.

전통적인 시준의 렌즈 조립체들은 조립체의 종축을 중심으로 대칭적으로 구조되는 렌즈로 형성된다. 이러한 형성에 의해, 시준의 렌즈 조립체내의 렌즈들의 광축들은 종축을 중심으로 선형적으로 정열되고 회전적으로 대칭으로 된다. 선형적으로 정렬되고 회전적으로 대칭으로 되는 렌즈 배열체에 있어서, 최상의 광학적 성능은 렌즈들의 광측을 따라 이동하는 광선상에서 얻어지게 된다는 사실은 잘 알려져 있다. 상기와 같은 광로는 렌즈 조립체의 축상(on-axis) 통로로서 정의된다. 렌즈 조립체의 광학적 성능은 시야내에서 비축상적으로(off-axis)이동되는 광선에 대해 감소된다. 빛이 시야(field of view)의 모서리를 향하여 비축상으로 이동됨에 따라 광학적 성능은 현저히 나빠지게 된다. 많은 전통적인 시준의 렌즈 조립체들이 모든 구성 렌즈들에 대해 공통의 광축을 갖기 때문에, 시준의 렌즈 조립체는 단일 광로내에 중심적으로 위치되는 단지 하나의 축상위치(on-axis position)를 갖게 된다. 상기 전통적인 시준의 렌즈 조립체들이 단지 하나의 중심적인 동공 위치를 갖기 때문에, 쌍안 관측을 위해 빛이 분할될 때, 상기 영상은 동공위치의 중심의 양측면 상에서 균일하게 분할된다. 상기 동공위치의 중심을 관통하는 모든 빛을 양 대안렌즈들로 동시에 지향시키는 것은 불가능하게 된다. 시준의 렌즈 조립체에 의해 생성되는 영상이 분할될 때, 따라서, 대부분 분산되는 또는 편심적인 동공 광선이 대안렌즈로 지향되며, 시준의 렌즈 조립체의 광성능도 쌍안광측중 존재되는 대안렌즈 유도성 색수차에 의한 성능의 평형에 의해 희생되게 된다.Traditional collimating lens assemblies are formed from lenses that are symmetrically constructed about the longitudinal axis of the assembly. By this formation, the optical axes of the lenses in the collimating lens assembly are linearly aligned and rotationally symmetric about the longitudinal axis. For lens arrangements that are linearly aligned and rotationally symmetric, it is well known that the best optical performance is obtained on light rays traveling along the light side of the lenses. Such an optical path is defined as an on-axis passageway of the lens assembly. The optical performance of the lens assembly is reduced for light rays that are off-axis within the field of view. As light travels off-axis toward the edge of the field of view, optical performance is significantly worse. Since many traditional collimating lens assemblies have a common optical axis for all constituent lenses, the collimating lens assembly has only one on-axis position centered in a single optical path. Since the lens assemblies of the traditional collimation have only one central pupil position, when the light is split for binocular observation, the image is split evenly on both sides of the center of the pupil position. It is impossible to direct all the light passing through the center of the pupil position to both alternative lenses simultaneously. When the image produced by the collimating lens assembly is segmented, therefore, mostly diffuse or eccentric pupil rays are directed to the alternative lens, and the optical performance of the collimating lens assembly is also present in the alternative lens induced chromatic aberration on the binocular side. Is sacrificed by the balance of performance.

쌍안관측 을 위해 빛을 분할하는 전형적인 선행기술에 따른 광학장치를 제1도에 도시한다. 분산된 동공 및/또는 비축상 위치에서 시준의 렌즈 조립체로부터 분할된 빛을 사용하는 다른 광학장치는 DeBurgh등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,781,560호, Versteeg등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,266,129호, Rohers에게 허여된 동 제 4,392,710호 및 Brennan등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,463,252호에 예시되어 있다. 상기 모든 특허들은 야간투시용 광학장치들에 관한 것이다.A typical prior art optical device for dividing light for binocular observation is shown in FIG. Other optics using split light from collimated lens assemblies in dispersed pupil and / or non-axial positions are disclosed in US Pat. No. 3,781,560 to DeBurgh et al., US Patent No. 4,266,129 to Versteeg et al., Rohers. 4,392,710 and US Pat. No. 4,463,252 to Brennan et al. All of these patents relate to night vision optics.

시준의 렌즈의 비축상 및/또는 분산된 사용에 부가하여, 쌍안 관측을 위해 사용되는 단일 영상원 광학 시스템들은 다른 결점들을 갖는다. 상기 결점들중 가장 중요한 것은 관측된 영상에 색수차가 발생되게 된다는 데에 있다.In addition to the off-axis and / or distributed use of collimating lenses, single source optical systems used for binocular observation have other drawbacks. The most important of these defects is that chromatic aberration occurs in the observed image.

광학 렌즈들을 관통한 빛의 통과로 인하여 색수차가 발생된다는 것은 잘 알려진 현상이다. 시준의 렌즈 조립체들은 많은 다른 부품렌즈들을 포함하며, 그러므로 선행기술에 따른 많은 시준의 렌즈 조립체들이 색수차를 보상(compensate)하기 위해 각각의 부품렌즈들의 재료, 형상 및 배율을 변화시킴에 의해 색수차를 감소시키도록 구조된다. 마찬가지로, 확대 또는 축소를 위한 렌즈로된 많은 광학 조립체들이 부품렌즈 구조를 변화시킴에 의해 특정량의 색수차를 보상하게 된다. 렌즈 배열체가 특정의 색수차를 보상하도록 설계되는 선행기술들은 이하의 미합중국 특허들에 기재되어 있다.It is well known that chromatic aberration occurs due to the passage of light through the optical lenses. The collimating lens assemblies include many different component lenses, so many collimating lens assemblies according to the prior art reduce chromatic aberration by changing the material, shape and magnification of each component lens to compensate for chromatic aberration. It is structured to be. Similarly, many optical assemblies made of lenses for enlargement or reduction will compensate for a certain amount of chromatic aberration by changing the component lens structure. Prior art designs in which the lens arrangement is designed to compensate for specific chromatic aberrations are described in the following United States patents.

NAkayama 등의 5,011,272호 Neil의 4,397,520호5,011,272 to NAkayama et al. 4,397,520 to Neil

Kikuchi 의 4,963,010호 Muchel의 4,365,871호Kikuchi 4,963,010 Muchel 4,365,871

Cooper의 4,871,219호 Baker의 4,171,872호Cooper 4,871,219 Baker 4,171,872

Prescott 등의 4,641,927호 Matsusbita 등의 3,827,785호4,641,927 to Prescott et al. 3,827,785 to Matsusbita et al.

Torok 등의 4,435,041호 Matsumura 등의 3,635,295호4,435,041 to Torok et al. 3,635,295 to Matsumura et al.

Neil의 4,411,485호 Baker의 3,604,786호Neil 4,411,485 Baker 3,604,786

그러나, 시준의 렌즈 조립체를 형성하는 렌즈들만이 색수차를 유발하는 광학요소들인 것은 아니다. 쌍안 관측에서는, 두 개의 대안렌즈 조립체들이 각각의 눈을 위해 하나씩 사용된다. 대안렌즈 조립체들은 정상적인 관측을 위해 사전에 도립된 영상(inverted image, 倒立像)을 도립시키기 위하여 영상을 확대시키는 렌즈들 또는 간단한 렌즈 배열체를 가질 수 있다. 종종, 대안렌즈들의 색수차는 완전히 보정되지 않게되어 관측된 영상의 질을 저하시키게 된다. 선행 기술에서 축향의 색수차는 중요하지 않은 것으로서 무시되거나 또한 비용 효과적인 렌즈들로 보정하기가 난해하였다. 고전적인 색수차이론에서, 렌즈 설계 성능에는 소위 축향 색수차 또는 축향 칼라라 불리는 통상적인 색수차 제한이 존재하였다. 이것은 적색, 녹색 및 청색 광선, 또는 다른 장파장, 공칭파장 및 단파장이 광축을 따른 다른 지점들에 접속되는 정도로서 정의된다. 야간투시용 렌즈와 같은 용도에 있어서, 관측된 영상은 청색 내지 적색광보다 더욱 제한적인 파장범위 내에서 존재될 수 있지만, 관측된 영상의 질에 있어서의 현저한 저하를 유발할 수 있는 대체적인 색수차를 발생시킬 수 있게 된다.However, the lenses forming the collimating lens assembly are not the only optical elements that cause chromatic aberration. In binocular observation, two alternative lens assemblies are used, one for each eye. The alternative lens assemblies may have a simple lens arrangement or lenses that magnify the image to invert an inverted image for normal viewing. Often, chromatic aberrations of alternative lenses are not fully corrected, resulting in poor quality of the observed image. Axial chromatic aberration in the prior art has been ignored as insignificant or difficult to correct with cost effective lenses. In classical chromatic aberration theory, there was a conventional chromatic aberration limitation called lens axial chromatic aberration or axial color in performance of lens design. This is defined as the extent to which red, green and blue rays, or other long, nominal and short wavelengths, are connected to other points along the optical axis. In applications such as night vision lenses, the observed image may be present within a more limited wavelength range than blue to red light, but will produce an alternative chromatic aberration that may cause a significant degradation in the observed image quality. It becomes possible.

그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 단일 영상원이 쌍안 관측을 위해 두 개의 접안렌즈들로 지향되어 각각의 대안렌즈가 시준의 조립체의 출구 동공의 분산 부분으로부터 빛을 수납하게 되는, 광학 조립체를 제공함에 있다.It is therefore a primary object of the present invention to provide an optical assembly in which a single image source is directed to two eyepieces for binocular observation such that each alternative lens receives light from the dispersive portion of the exit pupil of the collimation assembly. Is in.

본 발명의 다른 목적은 영상이 관측되는 대안렌즈들의 광학 요소들에 기인하여 영상을 바람직하지 않게 왜곡시키는 축향 색수차를 보상하고 감소시키기 위해 영상을 보정하는 시준의 조립체를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an assembly of collimation for correcting an image to compensate for and reduce axial chromatic aberration which undesirably distorts the image due to the optical elements of the alternative lenses in which the image is observed.

본 발명은 단일원 영상을 무한 공액으로 재영상화하여 영상이 쌍안시로 관찰될 수 있도록 하기 위한 시준의 조립체에 관한 것이다. 본 발명은 분사된 보정렌즈 조립체와 조합되는 접속렌즈 요소를 포함하여 두 개의 독특한 광로들이 각각의 대안렌즈 조립체를 위해 제공된다. 각각의 광로들은 쌍안 관측을 위해 사용되는 두 개의 대안렌즈 조립체들의 하나와 각각 정렬된다. 부가적으로, 이중 보정 렌즈 조립체는, 시준의 조립체내의 각각의 광로를 따라 이동되는 일차 광파가 대안렌즈 조립체의 대칭폭에 관하여 중심 위치에서 이중 보정렌즈 조립체의 렌즈들을 통하여 통과되는 방식으로, 위치된다.The present invention relates to an assembly of collimation for reimaging a single circle image with infinite conjugate so that the image can be observed in binocular vision. The present invention provides two unique light paths for each alternative lens assembly, including a splice lens element in combination with the injected correcting lens assembly. Each of the optical paths is each aligned with one of the two alternative lens assemblies used for binocular observation. Additionally, the dual correction lens assembly is positioned in such a way that the primary light waves traveling along each optical path in the collimation assembly are passed through the lenses of the dual correction lens assembly at a central position with respect to the symmetry width of the alternative lens assembly. do.

상기 이중 보정렌즈 조립체는 서로 근접하여 방위되는 두 개의 보정렌즈 배열체들을 포함한다. 각각의 보정렌즈 조립체는 사용되는 분광범위의 중간 구역에서 빛에 무한집속(afocal)되도록 형성된다. 상기 보정렌즈들은 중간구역 상부 및 하부에 있는 빛의 파장들에는 무한 접속되지 않는다. 보정렌즈 배열체들은 대안렌즈 조립체들의 광학 부품들에 의해 생성되는 축향 색수차를 보상하는 방식으로 빛을 굴절시킨다. 축행 색수차에 대해 빛을 보정함에 의해, 상기 색수차는 전체 시야를 통하여 감소된다.The dual corrective lens assembly includes two corrective lens arrangements oriented in close proximity to one another. Each corrective lens assembly is formed to be afocal to light in the middle region of the spectral range used. The correction lenses are not connected indefinitely to the wavelengths of light above and below the middle zone. Correction lens arrangements refract light in a manner that compensates for axial chromatic aberration produced by the optical components of the alternative lens assemblies. By correcting light for axial chromatic aberration, the chromatic aberration is reduced throughout the entire field of view.

보정렌즈 배열체들의 중심적인 사용과 관련한 축향 색수차의 보정으로 인하여 선행기술에 비해 왜곡정도가 작은 양질의 관측영상이 제공되게 된다.Due to the correction of the axial chromatic aberration associated with the central use of the corrected lens arrangements, a high quality observation image with less distortion than the prior art is provided.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제1도를 참조하면, 본 발명의 양수인인 International Telephone and Teregraph, inc.에 의해 시판되는, 모델 AN/PVS-7B 야간투시용 안경장치를 위한 렌즈들을 개략적으로 도시한다. 도시한 야간투시용 장치(10)은, 대물렌즈 조립체(12)를 통하여 가시 적외선 또는 근적외선을 수납하고 상기 광선을 영상증강관 조립체(Image intensifier tube assembly)(14)상으로 접속시킴에 의해, 작동된다. 영상 증강관(14)는 입력 광선을, 대안렌즈 조립체들(16,18)을 통하여 관측다에 의해 관찰될 수 있는, 가시영상으로 전환시킨다. 야간투시에 있어서, 상기 장치는 비교적 좁은 분광범위의 광파장을 사용하는 영상을 제공한다.Referring to FIG. 1, there is shown schematically a lens for a model AN / PVS-7B night vision spectacles marketed by the assignee of the present invention, International Telephone and Teregraph, Inc. The illustrated night vision device 10 operates by receiving visible infrared or near infrared light through an objective lens assembly 12 and connecting the light beam onto an image intensifier tube assembly 14. do. The image enhancer tube 14 converts the input beam into a visible image, which can be observed by viewing through the alternative lens assemblies 16, 18. In night vision, the device provides an image using a light wavelength with a relatively narrow spectral range.

도시한 야간투시용 장치(10)은 단지 하나의 대물렌즈 조립체(12)를 가지지만, 생성되는 영상은 관차자의 두눈을 위한 두 개의 대안렌즈 조립체들(16,18)을 통하여 관측된다. 이러한 이유로 두 개의 출력영상들이 창출되는 방식으로 영상증강관(14)의 출력영상을 재영상화하는 것이 필요하게 되고 쌍안시가 사용되게 된다.The illustrated night vision device 10 has only one objective lens assembly 12, but the resulting image is viewed through two alternative lens assemblies 16, 18 for the binocular of the observer. For this reason, it is necessary to reimage the output image of the image intensifier 14 in such a manner that two output images are generated, and the binocular vision is used.

도시한 선행 시스템에서, 이중분산 거울(22)를 포함하는 시준의 조립체(20)의 사용에 의해 두 개의 출력영상들이 창출되게 된다. 시준의 조립체(20)의 렌즈들의 영상 증강관 조립체(14)의 출력표면(24)를 무한대로 재영상화하여 대안렌즈 조립체들(16,18)에 무한 공액 물체를 부여하게 된다. 영상 증강관(14)의 출력 표면(24)를 무한 공액으로 재영상화함에 의해 시준의 조립체(20)을 나오는 시준된 빛은 이중분산 거울(22)에 의해(궁극적으로 각각의 눈을 위해) 두 개의 영상들로 분할될 수 있게 된다. 이중분산거울(22)는 시준의 조립체(20)의 렌즈들의 단지 반편(시준의 렌즈 출력 동공)으로부터 각각의 대안렌즈 조립체(16,18)로 빛을 반사시킨다. 영상증강관(14)의 출력표면(24)가 무한대로 재영상화되기 때문에, 시준된 빛을 간단히 분할시키고 상기 빛을 각각의 대안렌즈 조립체들(16,18)로 지향시킴에 의해, 쌍안시가 용이하게 가능하게 된다. 증강관 면의 주변부로부터 빛의 원축오차(vignetting)를 피하기 위해, 이중분산 거울(22)를 시준의 렌즈들의 출력표면(시준의 출력 동공) 및 대안렌즈 조립체 동공(대응 동공)에 근접위치시키는 것이 필요하게 된다. 그러므로, 빛의 원축오차는 각각의 대안렌즈 조립체들(16,18)을 이중분산 거울(22)에 근접위치시킴으로써 감소되게 된다. 상기 거울은 대안렌즈 동공보다 크기가 크게되거나 동일하게 되어야 한다.In the prior system shown, two output images are generated by the use of the assembly of collimation 20 comprising a biscattering mirror 22. The output surface 24 of the image enhancer assembly 14 of the lenses of the collimating assembly 20 is reimaged to infinity to impart infinite conjugated objects to the alternative lens assemblies 16, 18. By reimaging the output surface 24 of the image enhancer tube 14 to infinite conjugation, the collimated light exiting the assembly of the collimator is captured by the bidispersion mirror 22 (ultimately for each eye). Can be divided into four images. The double dispersion mirror 22 reflects light from only half of the lenses of the collimation assembly 20 (lens output pupil of the collimation) to each alternative lens assembly 16, 18. Since the output surface 24 of the image augment tube 14 is reimaged to infinity, the binocular vision is achieved by simply splitting the collimated light and directing the light to the respective alternative lens assemblies 16, 18. It is easily possible. In order to avoid vignetting of light from the periphery of the augmented tube face, it is desirable to position the double dispersion mirror 22 close to the output surface of the collimating lens (output collimation of the collimation) and the alternative lens assembly pupil (corresponding pupil). It is necessary. Therefore, the axial error of light is reduced by placing each of the alternative lens assemblies 16, 18 close to the bi-dispersion mirror 22. The mirror should be larger or the same size as the alternative lens pupil.

제1도에 도시한 선행기술에 따른 실시예에서, 광선(28)은 시스팀의 종축에 평행하게 대물렌즈 조립체(12) 유입되는 것으로 도시된다. 상기 유입 광선들은, 시준의 조립체(20)의 광측과 동일축상에 있는(ON-AXIS), 영상 증강관 조립체(14)의 중심으로부터 출력영상을 생성하게 된다. 그러나, 실제 사용에 있어서, 일시적인 빛이 시스팀의 종축에 변화되는 각도로 대물렌즈 조립체(12)로 유입되게 된다. 상기와 같이 각도를 이루는 빛은 영상 증강관(14)로부터 비축상(OFF-XIS) 영상들을 생성하게 된다.In the embodiment according to the prior art shown in FIG. 1, the rays 28 are shown as entering the objective lens assembly 12 parallel to the longitudinal axis of the system. The incoming rays of light generate an output image from the center of the image augmentation tube assembly 14, which is co-axial with the light side of the collimating assembly 20 (ON-AXIS). However, in practical use, temporary light is introduced into the objective lens assembly 12 at an angle that varies with the longitudinal axis of the system. Light angled as described above generates OFF-XIS images from the image enhancer tube 14.

제2도를 참조하면, 영상 증강관 조립체(14)에 우ㅏ해 생성되는, 시준의 조립체(20)을 통과하여 하나의 대안렌즈 조립체(18)로 지향되는 비축상 빛을 도시한다.Referring to FIG. 2, there is shown asymmetric light directed through one of the collimating assemblies 20 and directed to one alternative lens assembly 18, which is generated by the image enhancer tube assembly 14.

선행 기술에 따른 장치의 시준의 조립체(20)은 공통의 종축둘레에 대칭적으로 형성되는 각각의 광학 렌즈들을 갖는다. 따라서, 시준의 조립체(20)내의 각각의 렌즈 요소들은 공통의 광축을 점유하게 된다. 상기 대칭적인 광학 형상에서 시스팀의 광학적 성능이 시스팀이 축상(on-axis) 광로를 따라 최상으로 되게 된다는 것은 광학업계에서 잘 알려진 사실이다. 상기 광학적 성능은, 비축상 빛이 시야의 주변연부들을 향하여 이동됨에 따라 점진적으로 감소되게 된다. 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 시준의 조립체(20)은 축상 용도로서 사용되지 않는다. 시준의 조립체(20)은 이중분산 거울(22)를 통하여 두 개의 시준된 영상들을 형성하기 위해 사용된다. 각각의 영상들을 위한 광로는 분산된 위치에서 시준의 렌즈 조립체(20)을 통하여 통과된다. 사실, 이중분산 거울(22)의 각각의 반사 표면의 중심 및 각각의 대안렌즈 조립체(16,18)의 광로들은 시준의 렌즈 조립체(20)의 출구 공동에 관하여 분산된 위치에 모두 정렬되지는 않게 된다. 각각의 대안렌즈 조립체(16,18)의 광로는, 시준의 조립체(20)의 출구동공의 축상 및 주변 모서리 사이의 중간의, 분산된 위치에서 시준의 조립체(20)상에 정렬된다.The assembly of collimation 20 of the device according to the prior art has respective optical lenses which are symmetrically formed around a common longitudinal axis. Thus, each lens element in the collimating assembly 20 occupies a common optical axis. It is well known in the optics industry that the optical performance of the system in this symmetrical optical shape is such that the system is best along the on-axis optical path. The optical performance is gradually reduced as non-axial light is moved toward the peripheral edges of the field of view. As shown in FIGS. 1 and 2, the assembly of collimation 20 is not used for axial use. The assembly of collimation 20 is used to form two collimated images through the biscattering mirror 22. The light path for each image is passed through the collimating lens assembly 20 in a dispersed position. In fact, the center of each reflective surface of the biscattering mirror 22 and the light paths of each of the alternative lens assemblies 16, 18 are not all aligned in a dispersed position with respect to the exit cavity of the collimating lens assembly 20. do. The light path of each of the alternative lens assemblies 16, 18 is aligned on the assembly of collimation 20 in an intermediate, distributed position between the axial and peripheral edges of the exit cavity of the collimation assembly 20.

본 발명은 단일 영상원이 쌍안시로 관측되거나 또는 대안렌즈 조립체들에 의해 색수차가 창출되게 되는 많은 다른 용도에 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 야간투시 장치와 관련하여 사용되기에 특별히 적당한 것이다. 따라서, 본 발명은 야간투시 장치와 관련하여 사용되기에 특별히 적당한 것이다. 따라서, 본 발명은 전기한 바 있는 선행기술의 모델 AN/PVS-7B 야간 투시용 안경을 개선하는 것에 관련하여 설명된다.The present invention can be used in many other applications where a single image source is viewed in binocular vision or chromatic aberration is created by alternative lens assemblies. However, the present invention is particularly suitable for use in connection with night vision devices. Accordingly, the present invention is particularly suitable for use in connection with night vision devices. Accordingly, the present invention is described in connection with improving the prior art model AN / PVS-7B night vision glasses described above.

제3도를 참조하면, 본 발명에 따른 시준의 조립체(30)을 전기한 모델 AN/PVS-7B 야간투시용 안경 시스팀 내에 통합되는 상태로 도시한다. 본 발명에 따른 시준의 조립체(30)은 접속렌즈(32), 이중 분산되는 보정렌즈 조립체(34) 및 이중분산 거울(22)를 포함한다. 이중 분산되는 보정렌즈 조립체(34)는 바람직하게는 서로 근접되는 두 개의 독특한 보정렌즈 배열체들(36,38)로 구조된다. 각각의 보정렌즈 조립체(36,38)의 축상위치가 두 개의 대안렌즈 조립체들(16,18)의 중심 광로와 각각 정렬되도록, 각각의 보정렌즈 배열체들(36,38)은 위치된다. 이중 분산되는 보정렌즈 조립체(34)는 시준의 조립체(30)을 횡단하는 빛을 위한 두 개의 분리된 광로들을 창출시킨다.Referring to FIG. 3, the assembly of the collimation 30 in accordance with the present invention is shown integrated into a model AN / PVS-7B night vision eyeglass system. The assembly of collimation 30 according to the invention comprises a connecting lens 32, a dual dispersion correction lens assembly 34 and a double dispersion mirror 22. The dually distributed corrective lens assembly 34 is preferably constructed with two unique corrective lens arrangements 36, 38 in close proximity to one another. Each corrective lens arrangement 36, 38 is positioned such that the axial position of each corrective lens assembly 36, 38 is aligned with the central optical path of the two alternative lens assemblies 16, 18, respectively. The double scattering correction lens assembly 34 creates two separate light paths for light traversing the assembly 30 of the collimation.

제4도에서, 본 발명에 따른 보정렌즈 조립체(30)은 영상 중 강관조립체(14)에 의해 생성되는 축상 및 비축상 빛 모두를 접속시키는 상태로 도시된다. 도시한 바와 같이, 영상 증강관 조립체(14)의 전체 출력표면(24)로부터의 축상 및 비축상 빛은 각각의 보정렌즈 배열체(36,38)내로 지향된다. 보정렌즈 배열체들(36,38)이 대안렌즈 조립체들(16,18)의 동공내에서 중심적으로 위치되기 때문에, 영상 증강관(14)로부터의 많은 양의 주변 빛이 현저한 원축오차를 유발하지 않으면서 접속되게 된다. 보정렌즈 배열체들(36,38)은 접속렌즈(32)에 비해 무한 접속되도록 형성되며, 따라서 영상 빛이 각각의 대안렌즈 조립체들(16,18)내로 통과됨에 따라 광로의 망원경광학도(telecentricity)가 보존되게 된다.In FIG. 4, the corrective lens assembly 30 according to the present invention is shown in a state of connecting both axial and non-axial light generated by the steel pipe assembly 14 in the image. As shown, axial and non-axial light from the entire output surface 24 of the image enhancer tube assembly 14 is directed into the respective corrective lens arrangements 36 and 38. Since the corrective lens arrangements 36, 38 are centrally located within the pupils of the alternative lens assemblies 16, 18, a large amount of ambient light from the image enhancer tube 14 does not cause significant axial error. You will be connected without it. The corrective lens arrangements 36, 38 are formed to be infinitely connected compared to the contact lens 32, so telecentricity of the optical path as the image light is passed into the respective alternative lens assemblies 16, 18. ) Will be preserved.

본 발명에 따른 시준의 조립체(30)의 접속렌즈들(32)의 바람직한 실시예에 따른 특정구조는 이하의 표 및 도면 제5도를 참조로 하여 설명한다. 도시한 바와 같이, 접속렌즈들(32)는 다섯 개의 격리된 렌즈 요소들로 구성된다. 상기 렌즈 요소들은 양볼록 렌즈(40), 메니스커스 렌즈(42), 제1이중렌즈(44), 제2이중렌즈(46) 및 평철(plano-convex, 平凸)렌즈(48)을 포함한다. 각각의 렌즈 요소를 구성하는 광학 재료는 이하와 같다:A specific structure according to a preferred embodiment of the connecting lenses 32 of the collimating assembly 30 according to the present invention will be described with reference to the following table and FIG. 5. As shown, the connecting lenses 32 are composed of five isolated lens elements. The lens elements include a biconvex lens 40, a meniscus lens 42, a first dual lens 44, a second dual lens 46 and a plano-convex lens 48. do. The optical materials constituting each lens element are as follows:

제5도를 참조로 하여, 각각의 렌즈 요소의 물리적 변수들을 접속렌즈(32)의 전체 배열과 함께 설명한다:Referring to FIG. 5, the physical parameters of each lens element are explained together with the overall arrangement of the contact lens 32:

제6a도를 참조하면, PVS-7B 안경의 일 형상에 사용되는 선행기술에 따른 단일의 대안렌즈 조립체(18)을 도시한다. 상기 대안렌즈 조립체는 주조 플래스틱과 같은 동일재료로 되는 두 개의 동일하게 성형되는 비구형(aspheric) 렌즈들(50,52)를 포함한다. 대안렌즈 조립체(18)은 이중분산 거울(22)로부터 반사되는 보정되지 않은 빛을 수납한다. 제1비구형 렌즈(50)을 광통하는 빛은 중첩 거울(fold mirror)(54)로부터 반사되며 제2비구형 렌즈(52)를 통하여 반사되게 된다. 영상은 그리고 나서 보호유리(55)를 통하여 관찰자에 의해 관찰된다. 바람직한 실시예에서, 비구형 렌즈들(50,52)는 이중분산 거울(22)로부터 반사된 영상을 도립시키기 위해 사용되고 특정의 광력(optical power)을 갖지 않도록 서로에 관하여 배열된다. 비구형 렌즈들(50,52)는 바람직하게는 플래스틱과 같은 염가의 재료로 구조된다. 상기와 같은 렌즈는 경량으로 되며 다른 가능한 렌즈형태보다 가격이 저렴하게 되며, 따라서 상기와 같은 구조에 대한 요구도를 증가시키게 된다. 그러나, 유사 재료로부터 동일한 비구형 렌즈들을 성형하는 것은 결점들을 갖게 된다. 사이기 결점들 중의 가장 중요한 것은 축향 색수차를 제거하는 것이 불가능하게 된다는 데에 있다. 하나의 재료로 제조된 동일 렌즈들은 단지 하나의 분산특성을 갖게 된다. 이러한 이유로, 비구형 렌즈(50,52)는 서로의 색수차를 평형화하기 위한 능력을 전혀 갖지 못하게 된다. 따라서, 비구형 렌즈들(50,52)를 사용하는 대안렌즈는 조립체들은 광학 시스팀을 색 왜곡(chromatic distortion)시키게 된다.Referring to FIG. 6A, there is shown a single alternative lens assembly 18 according to the prior art used in one shape of PVS-7B glasses. The alternative lens assembly comprises two identically shaped aspheric lenses 50 and 52 of the same material, such as cast plastic. The alternative lens assembly 18 receives uncorrected light reflected from the biscattering mirror 22. Light passing through the first aspherical lens 50 is reflected from the fold mirror 54 and reflected through the second aspherical lens 52. The image is then observed by the viewer through the protective glass 55. In a preferred embodiment, the non-spherical lenses 50, 52 are used to invert the image reflected from the biscattering mirror 22 and arranged with respect to each other so as not to have a particular optical power. The aspherical lenses 50 and 52 are preferably constructed of inexpensive material such as plastic. Such lenses are lighter and less expensive than other possible lens types, thus increasing the demand for such structures. However, molding the same non-spherical lenses from similar materials has drawbacks. The most important of the phase defects is that it becomes impossible to eliminate axial chromatic aberration. The same lenses made of one material have only one dispersion characteristic. For this reason, the non-spherical lenses 50 and 52 have no ability to balance each other's chromatic aberration. Thus, alternative lenses using non-spherical lenses 50 and 52 will cause assemblies to chromatic distortion of the optical system.

대안렌즈 조립체(18)을 관통하는 빛은 요구되는 분광범위의 모든 파장들을 포함한다. 양볼록 렌즈를 관통하는 각각의 파장에 대해 별개의 초점이 형성되게 된다는 것은 당 업계에 잘 알려져 있다. 이러한 현상의 설명을 위해, 주어진 분광범위의 중간구역에 있는 빛의 파장이 공칭 파장으로서 간주된다. 그러므로, 빛의 공칭 파장은 단일의 공칭 초점에서 접속되게 된다. 상기 공칭 초점은 빛의 공칭 파장의 상부 또는 하부에 위치되는 빛의 다른 파장들의 왜곡을 측정하기 위한 기준점으로서 사용된다. 그래프상에 이를 도시하면, 비공칭적인 빛의 파장의 접속점의 거리는 시야를 통하여 X-Y 격자상에서 공칭 초점에 대해 플로팅(plotted)될 수 있다. 따라서, 비공칭 빛 파장의 초점은 X 및 Y 좌표계에 의해 공칭 초점과 비교될 수 있다.Light passing through the alternative lens assembly 18 includes all wavelengths in the desired spectral range. It is well known in the art that a separate focal point will be formed for each wavelength passing through the biconvex lens. To illustrate this phenomenon, the wavelength of light in the middle region of a given spectral range is considered as the nominal wavelength. Therefore, the nominal wavelength of light is connected at a single nominal focal point. The nominal focus is used as a reference point for measuring the distortion of other wavelengths of light located above or below the nominal wavelength of light. As shown on the graph, the distance of the junction of the non-nominal wavelength of light can be plotted against the nominal focal point on the X-Y grating through the field of view. Thus, the focus of the nominal light wavelength can be compared with the nominal focus by the X and Y coordinate system.

제6b도를 참조하면, 선행 기술에 따른 대안렌즈 조립체(18)(제6a도에 도시함)의 변화되는 색수차를 나타내는 그래프를 도시한다. 556.3nm의 공칭파장을 갖는 빛에 대해 두 개의 그래프들을 도시하며 상기 두 개의 그래프들은 515,3nm 및 604.5nm의 비공칭 파장들을 갖는다. 제1그래프는 색수차의 Y-팬을 나타낸다. Y-팬은 Y축내의 동공 직경에 걸친 다양한 파장들에 대한 초점들의 횡방향 위치를 나타낸다. 유사하게, 제2그래프는 X축내의 동공직경에 걸쳐서 다양한 파장들에 대한 초점들의 횡방향 위치를 나타낸다. 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 공칭 파장보다 높거나 낮은 파장들은 현저히 다른 초점들을 갖게 되며 그러므로 관찰자에 의해 관측되어졌을 때 현격한 축향색수차를 유발할 수 있게 된다.Referring to FIG. 6B, there is shown a graph showing varying chromatic aberration of the alternative lens assembly 18 (shown in FIG. 6A) according to the prior art. Two graphs are shown for light with a nominal wavelength of 556.3 nm, the two graphs having a nominal wavelengths of 515, 3 nm and 604.5 nm. The first graph shows the Y-pan of chromatic aberration. The Y-pan represents the transverse position of the focal points for various wavelengths across the pupil diameter in the Y axis. Similarly, the second graph shows the transverse position of the focal points for various wavelengths over the pupil diameter in the X axis. As can be clearly seen, wavelengths above or below the nominal wavelength have significantly different foci, and thus can cause sharp axial chromatic aberration when observed by the observer.

전기한 바와 같이, 이중 분산되는 보정렌즈 조립체(32)는 본 발명의 시준의 조립체(30)의 일부로서 형성되어 관찰자의 각각의 눈을 위한(제3도 참조) 두 개의 별개의 광로들을 창출시키게 된다. 이중 분산되는 보정렌즈 조립체(34)는 두 개의 축방향으로 근접한 보정렌즈 배열체들(36,38)로 구성된다. 보정렌즈 배열체들(36,38)은, 상기 배열체들을 관통하는 빛을 선택적으로 굴절시키고 빛이 대안렌즈 조립체들(16,18)을 관통함에 따라 빛내에 발생되는 축향 색수차를 중화시키도록, 구조된다.As noted above, the dually distributed corrective lens assembly 32 is formed as part of the collimating assembly 30 of the present invention to create two separate light paths for each eye of the observer (see FIG. 3). do. The dually distributed correction lens assembly 34 is composed of two axially adjacent correction lens arrangements 36, 38. Correction lens arrangements 36, 38 selectively refract light passing through the arrangements and neutralize axial chromatic aberration generated in the light as light passes through the alternative lens assemblies 16, 18. Are rescued.

제7도에는 하나의 보정렌즈 배열체(36)의 황간단면 측면도를 도시한다. 상기 보정렌즈 배열체(36)은 이중렌즈로 되며 요구되는 분광범위의 중간구역내의 단색광에 대해 제로 광력을 갖도록 성형된다. 상기와 같은 구조에서, 요구되는 분광범위의 중간구역의 파장들은 평행한 광로들을 따라 보정렌즈 배열체(36)으로 유입되고 탈출된다. 그러나, 중간구역 파장보다 짧거나 긴 파장들은 대안렌즈 조립체들 내에서 발생될 수 있는(제6b도 참조) 축향 색수차를 중화시키기 위해 굴절된다. 예컨대, 보정렌즈 배열체(36)을 관통하는 빛이 가시광선일 경우에, 보정렌즈 배열체(36)은 녹색 파장근처의 빛에 대해, 초점(32)와 비교하여, 제로 광력을 갖게 되고, 빛을 적색 및 청색 파장들을 향하여 굴절시키게 된다.7 shows a yellow cross-sectional side view of one corrective lens arrangement 36. The corrective lens arrangement 36 is a dual lens and is molded to have zero light power for monochromatic light in the middle region of the required spectral range. In such a structure, the wavelengths of the middle region of the required spectral range enter and exit the corrective lens arrangement 36 along parallel optical paths. However, wavelengths shorter or longer than the mid-zone wavelength are refracted to neutralize axial chromatic aberration that may occur in alternative lens assemblies (see also FIG. 6B). For example, when the light penetrating the corrective lens array 36 is visible light, the corrected lens array 36 has zero light power, compared to the focus 32, for light near the green wavelength, Is refracted towards the red and blue wavelengths.

보정렌즈 배열체(36)은 특정 다수의 광학 요소들로 구성되며 상기 광학요소들은 상기한 특성들을 갖도록 조합된다. 그러나, 바람직한 실시예에 따라, 상기 배열체는, 양오목 렌즈(64)에 접합되는 양볼록 렌즈(62)로 구성되는, 이중렌즈로 된다. 양볼록 렌즈(62) 및 양오목 렌즈(64)에 대한 물리적 요소들은 제7도를 참조로 하여 이하에 설명한다;The corrective lens arrangement 36 consists of a specific number of optical elements which are combined to have the above characteristics. However, according to a preferred embodiment, the arrangement is a bilens, consisting of a biconvex lens 62 bonded to a biconcave lens 64. Physical elements for the biconvex lens 62 and the biconcave lens 64 are described below with reference to FIG. 7;

양볼록 렌즈(62) 및 양오목 렌즈(64)는 광학 세멘트 또는 당업계에 공지되어 있는 다른 수단에 의해 표면(R10)상에서 결합된다. 접속 렌즈들(32)의 단부렌즈(48)에 가장 가까운 보정렌즈 배열체의 지점은 2.28nm의 공간(S5)에 의해 격리된다.The biconvex lens 62 and the biconvex lens 64 are joined on the surface R10 by optical cement or other means known in the art. The point of the corrective lens arrangement closest to the end lens 48 of the connecting lenses 32 is isolated by a space S5 of 2.28 nm.

제8a도에는 보정렌즈 배열체(36)을 관통하여 색수차 조절된 빛을 수납하는 제6a도의 대안렌즈 조립체(18)을 도시한다. 이미 설명한 바 있거니와, 보정렌즈 배열체(36)은 주어진 분광범위의 중간구역에 있는 파장들에 대해 무한 접속된다.FIG. 8A shows the alternative lens assembly 18 of FIG. 6A for receiving chromatic aberration adjusted light through the corrective lens arrangement 36. As already explained, the corrective lens arrangement 36 is infinitely connected to wavelengths in the middle region of a given spectral range.

그러나, 중간구역 파장들의 상부 및 하부에 있는 파장들은 대안렌즈 조립체(18)내에서 발생될 색수차를 보상하기 위해 굴절된다. 제8b도를 참조하면, 대안렌즈 조립체918)을 관통하는 보정된 빛의 Y-팬 및 X-팬 그래프들이 제6b도에서 이전에 사용되었던 세 개의 파장들에 대해 도시된다. 제8b도의 보정된 파장을 제6b도의 보정되지 않은 파장과 비교할 때, 축향 색수차의 양이 감소되게 된다는 것을 용이하게 알 수 있다.However, the wavelengths above and below the midzone wavelengths are refracted to compensate for the chromatic aberration that will be generated within the alternative lens assembly 18. Referring to FIG. 8B, Y-pan and X-pan graphs of corrected light through the alternative lens assembly 918 are shown for the three wavelengths previously used in FIG. 6B. When comparing the corrected wavelength of FIG. 8B with the uncorrected wavelength of FIG. 6B, it can be easily seen that the amount of axial chromatic aberration is reduced.

제3도 및 제4도를 다시 참조하면, 본 발명의 시준의 조립체(30)이, 이중 분산되는 보정렌즈 조립체(34)내에 축방향으로 위치되는, 두 개의 보정렌즈 배열체들(36,38)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 상기 두 개의 보정렌즈 배열체(36,38)은, 시준의 조립체(30)내의 두 개의 별개의 분산되는 광로들을 창출시키고 축향 색수차를 위해 대안렌즈 조립체들(16,18)의 동공내에서 분산되는 빛을 보정하는, 역할을 한다. 본 발명의 이중 광로가 선행기술에 비하여 비축상 광성능을 개선하기는 하지만, 비축상 광 색수차를 완전히 제거하지는 않는다는 것은 명확하다. 비축상 빛은 렌즈 조립체내의 모든 비축상 위치들에서 축향 색수차를 유발한다. 그러나, 렌즈조립체가 망원경 광학적일 경우(즉, 주된 광선들이 조립체의 광축에 평행하거나 거의 평행할 경우), 축향 색체의 비축상 색수차 효과의 변화는 최소화되게 되며 축향 색체는 전체 시야를 통하여 일정하게 된다. 도시한 실시예에서, 보정렌즈 배열체들(36,38)은 시준의 조립체(30)의 후방에 위치된다. 보정렌즈 배열체들은 그러므로, 망원경 광학 시스팀으로부터 빛을 수납한다. 측방향 색수차를 유발하는 비축상 빛이 존재되지 않기 때문에, 축향 색추차들에는 측방향 요란(disturbance)이 거의 존재되지 않게 된다. 따라서, 대안렌즈 조립체들(16,18)의 동공 근처에 위치되는 보정렌즈 배열체들(36,38)은 대안렌즈 조립체들(16,18)을 통하여 관찰되었을 때 전체 시야를 통하여 동일하게 축향 색수차를 보정하게 된다.Referring again to FIGS. 3 and 4, the two collimating lens arrangements 36, 38, in which the assembly of the collimation of the invention 30 is axially located in the dually distributed correcting lens assembly 34. It can be seen that The two corrective lens arrangements 36, 38 create two separate distributed light paths in the collimation assembly 30 and are dispersed in the pupil of the alternative lens assemblies 16, 18 for axial chromatic aberration. It serves to compensate for light. Although the dual optical path of the present invention improves off-axis optical performance over the prior art, it is clear that it does not completely eliminate non-axis optical chromatic aberration. Non-axis light causes axial chromatic aberration at all non-axis locations in the lens assembly. However, when the lens assembly is telescopic optical (ie, when the main rays of light are parallel or nearly parallel to the optical axis of the assembly), the change in the axial chromatic aberration effect of the axial color is minimized and the axial color is constant throughout the field of view. . In the illustrated embodiment, the corrective lens arrangements 36, 38 are located behind the collimation assembly 30. Corrective lens arrangements therefore receive light from the telescope optical system. Since there is no off-axis light that causes lateral chromatic aberration, there is little lateral disturbance in axial chromatic differences. Thus, the corrective lens arrangements 36, 38 positioned near the pupil of the alternative lens assemblies 16, 18 are equally axial chromatic aberration throughout the entire field of view when viewed through the alternative lens assemblies 16, 18. Will be corrected.

전기한 바와 같이, 본 발명이 야간 투시용 장치들에만 제한되는 것은 아니며, 단일영상원이 쌍안시로 관찰되고 대안렌즈 조립체내에 색수차가 존재하게 되는 특정의 용도에 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명이 동시적인 관찰 및 사진술과 같은 특정의 단일 영상원/이중 광학 출력 시스팀을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명이 동시적인 관찰 및 사진술과 같은 특정의 단일 영상원/이중 광학 출력 시스팀을 개선하기 위해 사용될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있다. 본 발명은 하나의 광로가 레이저를 분사시키기 위해 사용되고 다른 광로는 레이저의 효과들을 리얼타임으로 관찰하기 위해 사용되게 되는 레이저 시스팀들 내에서 또한 사용될 수 있다. 상기 레이저 용도는 절단 및 용접과 같은 수술 및 제작공정을 포함하게 된다.As noted above, the present invention is not limited to night vision devices, and may be used in certain applications where a single image source is viewed binocularly and chromatic aberration is present in the alternative lens assembly. However, the present invention can be used to improve certain single source / dual optical output systems such as simultaneous observation and photography. However, it will be readily apparent to one of ordinary skill in the art that the present invention may be used to improve certain single source / dual optical output systems such as simultaneous observation and photography. The present invention can also be used in laser systems where one optical path is used to emit a laser and the other optical path is used to observe the effects of the laser in real time. Such laser applications will include surgical and fabrication processes such as cutting and welding.

도시하고 설명한 실시예는 단지 예시적일 뿐이고 본 발명의 정신 및 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명은 다양하게 변화 및 개조될 수 있다. 특히, 본 발명은 설명한 바 있는 광학적 요소들의 전체적인 성능 특성을 포함하는 것이고, 광성능이 전기한 바와 같이 유지되는 한 전기한 특정의 단일 광학 요소가 변화된 광학 조립체로 대체될 수 있다. 상기와 같은 모든 변화 및 개조는 이하의 특허 청구의 범위로서 마련되는 본 발명의 분야에 포함되는 것이다.The illustrated and described embodiments are exemplary only, and the present invention may be variously modified and modified without departing from the spirit and scope of the present invention. In particular, the present invention encompasses the overall performance characteristics of the optical elements described, and the particular single optical element described above may be replaced with a modified optical assembly as long as the optical performance is maintained as described above. All such changes and modifications are intended to be included within the scope of this invention as set forth in the following claims.

Claims (12)

소정의 분광범위의 빛내에서 축향 색수차를 창출시키는 광학적 배열체를 갖는 광학장치에 사용되어 상기 축향 색수차를 감소시키는 보정렌즈 조립체에 있어서, 상이한 굴절특성들 및 주어진 크기들을 갖는 다수의 렌즈 요소들로서, 상기 렌즈 요소들이 상기 분광범위의 중간 구역내에 있는 빛의 파장들에 대해 무한접속되는 상태로 광축을 따라 배열되어, 상기 렌즈 요소들로 유입되는 상기 구역내의 빛이 평행한 방향으로 상기 렌즈 요소로부터 방출되며 상기 중간 구역과 다른 구역내의 빛의 파장들은 상기 축향 새굿차를 중화시키는 방식으로 굴절되는 다수의 렌즈 요소들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치용 보정렌즈 조립체.A correction lens assembly for reducing the axial chromatic aberration, which is used in an optical device having an optical arrangement that creates axial chromatic aberration in light of a predetermined spectral range, comprising: a plurality of lens elements having different refractive properties and given sizes, The lens elements are arranged along the optical axis with infinite connection to the wavelengths of light in the middle region of the spectral range such that light in the region entering the lens elements is emitted from the lens element in a parallel direction. Wavelengths of light in the intermediate zone and other zones comprise a plurality of lens elements refracted in a manner to neutralize the axial sagchacha. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 요소들이 상기 광학적 배열체의 확대성능에 현저한 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.The lens assembly of claim 1, wherein the lens elements do not significantly affect the magnification of the optical arrangement. 제2항에 있어서, 상기 렌즈 요소들이 이중렌즈인 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.3. The corrective lens assembly of claim 2, wherein said lens elements are bilenses. 제3항에 있어서, 상기 이중렌즈가 계면에서 결합되는 양오목렌즈 및 양볼록렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.4. The corrective lens assembly of claim 3, wherein the double lens is formed of a biconvex lens and a biconvex lens coupled at an interface. 제4항에 있어서, 상기 양오목 렌즈가 1.85의 굴절율, 상기 계면에서 28.12mm의 곡률반경, 상기 계면에 대향되는 위치에서 25.90mm의 곡률반경 및 1.24mm의 최소렌즈 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.5. The correction according to claim 4, wherein the amphipathic lens has a refractive index of 1.85, a radius of curvature of 28.12 mm at the interface, a radius of curvature of 25.90 mm at a position opposite the interface and a minimum lens thickness of 1.24 mm. Lens assembly. 제5항에 있어서, 상기 양볼록 렌즈가 1.88의 굴절율, 상기 계면에서 28.12mm의 곡률반경, 상기 계면에 대향된 표면에서 29.95mm의 곡률반경 및 2.92mm의 최소 렌즈 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.6. The correction according to claim 5, wherein the biconvex lens has a refractive index of 1.88, a radius of curvature of 28.12 mm at the interface, a radius of curvature of 29.95 mm and a minimum lens thickness of 2.92 mm at the surface opposite the interface. Lens assembly. 소정의 분광범위로부터 광학장치의 광축에 평행한 빛을 수납하는 상기 광학장치에 사용되어 축향 색수차를 감소시키는 보정렌즈 조립체에 있어서, 빛이 유입되는 상기 광학장치의 동공에 위치되는 렌즈 요소들로서, 상이한 굴절특성을 갖게 되고 적당한 크기 및 배열을 갖도록 구성되어 상기 렌즈 요소들이 상기 분광범위의 중간구역내에 있는 빛의 파장들로 무한 접속되고 상기 중간 구역내에 있는 빛과 다른 파장들을 갖는 빛은 굴절되어 상기 축향 색수차를 감소시키는 다수의 렌즈 요소들을 구비하는 것읕 특징으로 하는 광학 장치용 보정렌즈 조립체.A correction lens assembly for use in said optics that receives light parallel to the optical axis of the optics from a predetermined spectral range to reduce axial chromatic aberration, comprising: lens elements located in the pupil of said optics into which light enters; The lens elements are infinitely connected to wavelengths of light in the middle region of the spectral range, and light having different wavelengths from the light in the middle region is refracted to the axial direction. And a plurality of lens elements for reducing chromatic aberration. 제7항에 있어서, 상기 렌즈 요소들이 상기 광학장치의 광력을 크게 변화시키지 않는 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.8. The corrective lens assembly of claim 7, wherein the lens elements do not significantly change the light power of the optics. 제7항에 있어서, 상기 축향 색수차가 유사한 굴절률을 갖는 두 개 이상의 비구형 렌즈들에 의해 창출되는 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.8. The corrective lens assembly of claim 7, wherein the axial chromatic aberration is created by two or more non-spherical lenses having similar refractive indices. 제9항에 있어서, 상기 광학장치가 영상이 관통하여 관측되는 대안렌즈 조립체인 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.10. The corrective lens assembly of claim 9, wherein the optics is an alternative lens assembly through which the image is viewed. 제10항에 있어서, 상기 렌즈 요소들이 이중렌즈인 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.11. The corrective lens assembly of claim 10, wherein said lens elements are bilenses. 제11항에 있어서, 상기 이중렌즈가 계면에서 결합되는 양오목 및 양볼록 렌즈들로 형성되는 것을 특징으로 하는 보정렌즈 조립체.12. The corrective lens assembly of claim 11, wherein the bilens are formed of both concave and convex lenses coupled at an interface.
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